【正文】 用范圍可達(dá) 100400kpa，自帶有一個數(shù)字串行通訊口，可以方便的應(yīng)用在單片機系統(tǒng)中以適應(yīng)多種復(fù)雜的任務(wù)要求。對于汽車胎壓檢測傳感器世界上著名的有：英飛凌公司的 SP12 系列，飛思卡爾 MPXY8300 系列， GE 的 NPX1和 NPX2。但汽車行駛時輪胎內(nèi)部壓力溫度變化劇烈所以該部分元件按照軍用級選用。該部分主要包括數(shù)字壓力傳感器， MCU，鋰電池和天線等。 其中主機部分主要有 MCU，射頻芯片 RF，顯示屏 LCD，由于其位于駕駛室內(nèi)所以芯片性能達(dá)到商用基本即可。最終由比較結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的報警提示處理。具體設(shè)計如下： 圖 32 檢測模塊結(jié)構(gòu)圖 主機部分設(shè)計 主機部分包括射頻信號接收 裝置，接收之后傳入 MCU 進(jìn)行處理，從這些數(shù)據(jù)中提取各個輪胎壓力，在進(jìn)行進(jìn)制轉(zhuǎn)換后成為十進(jìn)制數(shù)據(jù)再在液晶屏上顯示。 系統(tǒng)的總體設(shè)計 總體設(shè)計 根據(jù)功能及技術(shù)要求，系統(tǒng)的總體設(shè)計如圖 31 所示 圖 31 總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 SP12 PIC16 F628A RF 發(fā)射 第一輪臺模 塊 RF 接收 單片機 液晶屏顯示及報警 SP12 PIC16 F628A RF 發(fā)射 第四輪臺模塊 LF低頻發(fā)射 LF 喚醒電路 LF 喚醒電路 江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 基于單片機的胎壓監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 9 檢測模塊設(shè)計 檢測模塊功能主要是收集壓力信息，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并通過處理單元處理數(shù)據(jù)，再通過射頻無線傳輸出去。這種現(xiàn)象在發(fā)生交通事故時極為常見。溫度的升高會使輪胎老化加快，鋼絲變形，最終內(nèi)部斷裂。目前子午胎為了提升輪胎的強度 ，會在外層加上一圈鋼絲。所以研究汽車輪胎爆胎也成為了一項系統(tǒng)而重要的研究課題。 具體要求如下： 1. 可以實時監(jiān)測以及顯示每個輪胎的壓力情況； 2. 在氣壓過高或者欠壓時能發(fā)出報警并警告駕駛員； 汽車輪胎爆胎原因分析 汽車爆胎是汽車行駛時遇到的最常見的危害，而其原因也是多樣的。 綜合起來，設(shè)計的主要要求如下： 1. 體積小，系統(tǒng)的體積應(yīng)盡可能的?。? 2. 微功耗，采用電池供電電量有限，所以應(yīng)做到功耗低延長工作時間； 3. 抗干擾性能要好，因為采用無線通信采取適當(dāng)方法抑制干擾提高通信可靠性； 4. 發(fā)射距離要適當(dāng)，應(yīng)保持在 4 米到 8米之間，過小信號無法到達(dá)接收端 技術(shù)分析 本設(shè)計的汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)所采用的是直接式檢測輪胎壓力的方式。 另外車胎內(nèi) 部空間狹小對于系統(tǒng)體積必須有著嚴(yán)格控制。故而需要無線通信實現(xiàn)信息交換。因為可以把發(fā)射天線用氣門芯代替。所以在汽車安裝時都會做平衡校驗。 目前發(fā)射裝置安裝位置主要分為兩類：第一種安裝在輪轂上，另一種安裝在氣門芯上。其中又包括機械式和電子式，這是由其傳感器的類型所決定的。 當(dāng)外界向由晶體構(gòu)成的 SAW 組件發(fā)射一定的頻率的高頻電波時， SAW 會接收并發(fā)回一定頻率的信號，當(dāng)該組件處在不同壓力和溫度時返回的信號頻率也不同，由此可以測量輪胎內(nèi)部壓力。 圖 22 磁敏式間接 TPMS 結(jié)構(gòu)圖 基于 SAW 方式 所謂的 SAW 就是 Surface Acoutic Wave 的縮寫 [6]，即使表面聲波它是在1885 年英國物理學(xué)家瑞利發(fā)現(xiàn)的。 第二，因為輪胎氣量在不同溫度下不同行駛條件下對氣壓要求是不一樣的，比如：在夏天氣壓會比冬天得低。如對其耐溫，耐壓能力無需太高大大降低了由器件造成的成本消耗。利用這種方法可以無需直接接觸輪胎內(nèi)部就可以得知壓力狀況。 圖 21 計算式間接 TPMS 結(jié)構(gòu)圖 磁敏式間接 所謂的磁敏式方法是在車輪內(nèi)部安裝磁性組件，當(dāng)輪胎發(fā)生異常時會使得磁性組件發(fā)生偏移從而改變與外界磁敏器件（如 。首先當(dāng)速度過大時比如大于 100 碼時得出的結(jié)果就會不準(zhǔn)確。其方法框圖如圖 21 所示。利用當(dāng)前速度與 ABS[5]速度相比較可以得知當(dāng)前輪胎壓力狀況，當(dāng)輪胎漏氣或者爆胎時，車輪直徑會變小從而速度會變大，經(jīng)過測速傳感器測量到微處理器中進(jìn)行處理比較最終得知車輪的變化?，F(xiàn)在較為常用的兩種方法為計算式和磁敏式 。另外對結(jié)果進(jìn)行了仿真測試。 第 6章：將各部分電路圖展示，并加以詳細(xì)的說明介紹。重點介紹了射頻芯片和低頻發(fā)射芯片和比較了壓力傳感器的優(yōu)缺點。 第 3章：大體介紹了該系統(tǒng)的設(shè)計方案，以及該設(shè)計所需達(dá)到的要求，外界環(huán)境狀態(tài)，以及對技術(shù)要求進(jìn)行了分析。 江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 基于單片機的胎壓監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 3 本論文的內(nèi)容簡介 本論文的章節(jié)安排如下： 第 1章：主要介紹了汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)的研究背景和意義，分析了汽車輪胎壓力對汽車運行的影響，并介紹了國內(nèi)外 TPMS 發(fā)展?fàn)顩r。 而 同時 ,也可以利用 24l01 傳輸控制信號 [4]。 SP12 在單片機控制下檢測壓力傳輸數(shù)據(jù) 。 本設(shè)計選用的是直接式測量方法。 因此許多汽車制造廠商采用了直接式方式 。 監(jiān)視器 可以動態(tài)顯示氣壓值，并可以在不正常狀態(tài)下向駕駛員提出報警 。 TPMS 大體 分為兩種類型： 間接式，它利用的是輪胎速度差 ， 從而可以監(jiān)測輪胎狀況 ， 但 其缺點是無法對 多個輪胎不正常狀態(tài)做出準(zhǔn)確判斷且在高速下也無法做出判斷 。 駕駛室內(nèi)的 監(jiān)視器接收 由 nrf24l01 模塊 傳回 的信 息 ， 并將數(shù)據(jù)在屏幕上顯示 ，供駕駛者 加以 參考。安裝在每個輪胎 內(nèi)部的 測量輪胎壓力，將測量得到的信號 經(jīng)過 nrf24l01 調(diào)制后通過高頻無線電波（ RF）發(fā)射出去。 我國在 2020 年開始 TPMS 系統(tǒng)的研究和引入，并于 2020 年步入高潮。隨著外國標(biāo)準(zhǔn)的制定以及技術(shù)的發(fā)展， 我國 對 于汽車 使用的 TPMS 也開始制定標(biāo)準(zhǔn) 。 2020 年日本的江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 基于單片機的胎壓監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 2 阿爾卑斯電氣公司成功研制出了無需電池的 TPMS。 第一個 TPMS 的是由英國美達(dá)公司成功研制的。另外 2020 年美國國家公路安全管理局規(guī)定了 TPMS 在汽車胎壓低于標(biāo)準(zhǔn)值的 25%30%時向司機報警。而其中美國作為先驅(qū)者始終保持著領(lǐng)先地位。不僅如此，這些損傷還會造成交通事故，造成人身安全危害。根據(jù)實驗研究氣量下降十分之一時在相同油量下汽車行駛會下降 2%。從經(jīng)濟性上考慮，據(jù)統(tǒng)計和試 驗驗證氣壓量每下降十分之一而輪胎的壽命會縮短四分之一 [1]。汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)運而生。據(jù)國家輪胎質(zhì)量監(jiān)督中心專家研究發(fā)現(xiàn)，汽車輪胎氣壓正常與否是一項重要因素。據(jù)統(tǒng)計，在中國因為爆胎引發(fā)的事故比例達(dá) 70%，在美國更是高達(dá) 80%。而爆胎，疲勞駕駛，超速已經(jīng)成為了三大交通事故殺手。 關(guān)鍵詞 : 汽車胎壓 監(jiān)測 SP12 NRF24L01 V Abstract With the development of science technology and economics, car has been important vehicle that people can not been without. However, the increasement of the amount of cars leads to more and more traffic accidents happened. In these, the pressure of tyre is key factor. According to SAE (society of automotive engineers), about 260,000 accidents is caused by the lack of pressure of tyre. And in china, about 70% accidents are caused by tyre burst. So, preventing tyre burst has been an important issue. As far, TPMS is divided into two kinds—directly and indirectly. In this paper, I select the first one for its convenience. In addition, pare of three kinds of sensors is made. At last, SP12 is chosen. As a kind of sensor used specially in car, SP12 has a good character. To lower the power consumption, I choose the mode of awakening by low frequency. MC33690 is used to transfer a signal with a low frequency. And this signal is received by a LC circuit. To support a steady power, ER2450 was used, which is made by ABLE pany. The most of information is transferred in the mode of wireless. NRF24L01 is used to transfer pressure. And which tyre can be located because the frequency of transferring in every tyre is different. The range of working is from 100KPa to 400KPa. The precision is . VI Key words: tyre pressure monitoring SP12 NRF24L0 VII 目 錄 摘要 ..........................................................................................................I ABSTRACT ........................................................................................... V 1 緒論 ...................................................................................................... 1 課題產(chǎn)生背景及其意義 ...................................................................................... 1 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r .................................................................................................. 1 擬采取的研究方法及選用技術(shù) .......................................................................... 2 本論文的內(nèi)容簡介 .............................................................................................. 3 2 TPMS 分類及原理介紹 ....................................................................... 4 間接式 ................................................................................................................. 4 計算式間接 ................................................................................................... 4 磁敏式間接 ................................................................................................... 4 基于 SAW 方式 ............................................................................................ 5 直接式 ............................................